漠北公路路基融沉演化规律与控制方法

发布时间：2020-06-09 12:13

【摘要】：东北多年冻土区是我国的第二大冻土分布区,该区的冻土分布具有明显的纬度地带性。位于大兴安岭地区的漠北公路是我国高纬度高寒连续多年冻土区的第一条高等级公路。据调查发现,在全球气候变暖、人类工程活动等因素的影响下,漠北公路路基发生了沉陷、波浪、不均匀沉降、边坡滑塌等严重的病害。本文立足于东北大兴安岭地区多年冻土退化的事实,着眼于漠北公路路基养护的需求,旨在探索漠北公路路基的融沉演化规律及其控制方法,通过现场监测、数值计算等手段,研究了漠北公路修建之后50年内其路基温度场、变形场的演化规律,提出了适合于漠北公路的路基融沉控制方法。主要研究内容及取得的成果如下:(1)经过调研确定了漠北公路融沉病害发生的主要路段,进行了温度、变形传感器的现场设埋,实现了漠北公路多年冻土路基温度场和变形场的长期远程监测;通过数据的采集和分析,得到了监测期内路基温度场的分布特征及其变化规律。(2)基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件,建立了漠北公路路基热力耦合数值模型,发现路基修筑后5年内天然地基与路基温度场处于相互平衡阶段,之后外界升温对土体温度场的影响开始显现。路基的修筑破坏了原有地基温度场的均匀性,使地基内连续多年冻土逐渐成为不连续岛状冻土。路基沉降的发展呈先快后慢的趋势,路基中心线处的沉降最大,沉降主要发生在地表下高温高含冰量黏土层内。(3)在原有路基温度场和变形场研究的基础之上,建立了漠北公路热棒路基数值模型,研究了热棒对于冻土路基温度场和变形场的影响,分析了其在处置漠北公路路基融沉问题时的有效性。通过研究热棒的横向布置位置、埋设深度以及形状对于路基温度场、变形场的影响,提出了在路基坡脚处埋设L型热棒的热棒处置方案。
【图文】：

漠北,病害,公路路基,水泥板

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文课题小组于 2018 年 7 月沿着漠北公路主线进行了现场病害调查。调查结果表明，漠北公路路基病害的主要表现形式为沉陷、波浪、不均匀沉降、边坡滑塌等，如图 1-1 所示。

漠北,公路路面,病害

c) 水泥板侧移 d) 错台图 1-2 漠北公路路面病害据统计，漠北公路现有冻土沉降路段累计达 5 公里，主要集中在 K29~K33，，其中以 K31+680~K32 段最为严重，最大沉陷深度可达 60cm 以上，各路段的病害分布情况如表 1-1 所示。表 1-1 漠北公路各路段病害分布情况病害类型分布路段分布比例/%路基病害沉陷K26+210~K27+000、K31+280~K31+500、K31+700~K32+0001.69波浪 K31+700~K32+000 0.39不均匀沉降 K6+130~K6+300、K20+640~K20+705 0.30边坡滑塌 K20+640~K20+705、K23+900~K24+000 0.21路面病板角碎裂K16+700~K16+800、K20+640~K20+705、K23+900~K24+000、K31+280~K31+500、K31+700~K32+0001.01纵向裂缝K17+710~K17+730、K20+640~K20+705、K23+900~K24+000、K31+700~K32+0000.63K17+830~K17+880、K20+640~K20+705、
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U418.5

【参考文献】